[发明专利]基于气动突片技术的喷管排气掺混方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于气动突片技术的喷管掺混装置及方法。 

背景技术

飞行器排气系统属于热燃气发生装置，其部件温度较高，而且排气本身也具有较高温度，因而由于热动力、气动加热而在红外窗口波段产生的红外辐射强度远高于背景所产生的红外辐射强度。据统计，机载红外搜索跟踪系统（IRST）对战斗机的前向探测距离可达185 Km，严重威胁到飞行器的生存力。另外有数据表明，排气系统是强红外辐射源，如果采用先进的隐身排气系统，可使飞行器红外辐射强度下降90%，这会使敌方的红外探测器作用距离下降68%，而减小排气系统的红外特征，最主要的是强化高温的喷管排气主流与周围冷空气的快速掺混，从而减小排气的温度和高温区域。 

目前的排气掺混装置主要为波瓣掺混器和固体小突片掺混器，这些技术虽然掺混效果较好，但是会对喷管带来较大的流动损失，同时，在发动机各工况下，掺混器不可灵活调节，另外较为复杂的外形给加工制造也带来了较多困难，由此设计一种低阻力、高性能的喷管排气掺混装置迫在眉睫。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于气动突片技术的喷管排气掺混方法，其通过在发动机主喷管的排气出口附近提供气动突片射流，在喷管出口处形成流向涡，从而改善了发动机主喷管出口气流与外界气流的掺混效果。 

为实现以上的技术目的，本发明将采取以下的技术方案： 

一种基于气动突片技术的喷管排气掺混方法，通过在发动机主喷管的排气口附近设置不同气流喷射方向的气动突片，使得发动机主喷管排气口附近的主流区以及主流区的外侧气流均形成流向涡，实现发动机主喷管排气口附近的主流区以及外界气流掺混。

一种基于上述喷管排气掺混方法的装置，包括发动机主喷管，该发动机主喷管的排气口附近分别设置有面向发动机主喷管的主流区喷射气流的内气动突片和背离发动机主喷管的主流区喷射气流的外气动突片，所述内气动突片和外气动突片皆均匀地周向布置在发动机主喷管排气口附近的内流道管壁上，且内气动突片和外气动突片交错设置。 

所述内气动突片和外气动突片均包括射流喷注流道以及根据发动机实际工况自动调节该射流喷注流道中喷射流量的射流控制机构，所述射流喷注流道开设于发动机主喷管排气口附近的内流道管壁上，且射流喷注流道的进气口与旁路气流连通，同时射流喷注流道所喷出的射流气压高于发动机主喷管主流区的气压，另外射流喷注流道的轴线与发动机主喷管的轴线倾斜设置。 

所述射流喷注流道的轴线与发动机主喷管轴线的夹角为30-150℃。 

所述旁路气流为发动机压气机高压级气流或者发动机冷却气流或者外涵气流。 

所述发动机主喷管为涵道式喷管，所述射流喷注流道开设于该涵道式喷管的排气口附近的喷管内涵道上。 

所述射流控制机构中设置有控制射流喷注流道进行脉冲喷射气流的脉冲控制装置。

根据以上的技术方案，可以实现以下的有益效果： 

1、本发明所述基于气动突片技术的喷管排气掺混装置在喷管出口附近处内外交叉设置射流喷注流道，总个数为4个及以上。气动突片在工作时，会在发动机主喷管的主流道内形成一个气动柱面，通过有序的布置就能够保证主流在喷射过程中会在喷管出口处沿周向形成较为均匀的流向涡发生点。向内侧喷注气流的内气动突片，能够较好地在主流区形成流向涡；向外侧喷注气流的内气动突片，能够较好地在主流区的外侧气流中形成流向涡。流向涡向下游的发展导致喷管主流和外界气流很好地掺混，从而缩短了主喷管的势流核心区，增加了喷管主流的卷吸能力，使得主流在较短的距离上获得了很好的掺混效果。

2、所述气动突片的喷射流量由射流控制机构进行调节。所述喷射流量可以是连续性喷射也可以按照某一恒定或者变化的频率进行喷射。这一措施促使了气动突片技术可以根据喷管实际工作状况，进行自主的调节和适应，根据不同的工况，调节喷射流量，从而改变气动突片气动外形，及改善任意时刻的掺混效果。同时脉冲喷射和连续性喷射这两种喷射手段，使气动突片更加灵活，掺混效果更优。 

3、所述喷射气流取自发动机压气机高压级或者发动机冷却气流及其他旁路或外涵气流，从而使得气流来源非常丰富，设备可以根据自身的实际情况进行选用，提高了该技术的适用性和灵活性。